KR102630835B1 - 벤치프레스 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치는, 수직방향을 배치되는 수직프레임(110); 상기 수직프레임의 상단에 횡방향으로 배치되는 바벨 받침부(120); 상기 바벨 받침부 상단에 구비되어 바벨의 접근을 감지하는 상부센서(125); 상기 바벨 받침부 하단에 구비되어 바벨 받침부와 지면 사이의 거리를 감지하는 하부센서(128); 상기 수직프레임 내부에 구비되어 바벨 받침부를 상승시키는 가압부재; 및 상기 상부센서 및 하부센서의 신호를 전달받아서 상기 가압부재를 작동시키는 제어부;를 포함하고 있으며, 이를 통해 상기 바벨 받침부의 상부센서가 바벨이 소정 거리 내에 접근한 것을 감지한 상태에서 소정 시간이 지속되면, 상기 제어부가 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시켜서 안전사고를 방지하는 것이다.

Description

벤치프레스 안전장치{safety devices for bench press}

본 발명은 벤치 프레스 운동 시 운동 보조인이 없을 경우 바벨에 깔리는 위험 상황에서의 안전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고정형 가스스프링을 통해 장치 작동 전 상승 에너지를 저장하고, 수동 블루투스 리모컨 혹은 초음파 거리 센서를 통해 장치를 직접 작동시키거나 위험을 자동으로 감지해 저장된 에너지를 이용해 바벨의 상승을 도와주는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 벤치 프레스 운동은 웨이트 트레이닝 중 가슴 근육 단련을 위한 가장 기초적인 운동으로, 초보자, 숙련자 가릴 것 없이 많은 사람들이 수행하는 운동이다. 하지만 데드리프트(deadlift)나 스쿼트(squat)와 같은 다른 프리 웨이트 운동들과 다르게 벤치 프레스의 경우 위험 상황에 대한 대처가 상대적으로 어려운데, 그 이유는 수행자의 몸이 바벨 아래에 위치해서 돌발 상황 발생 시 바벨을 단순히 놓거나 힘을 풀어버리면 바벨의 무게를 몸이 직접 받아서 더 큰 위험에 노출될 수 있기 때문이다. 이러한 상황을 방지하기 위해 운동 장비 자체에 안전바가 설치되어 있거나, 기존 유압 및 전동기를 활용한 안전 장치들이 있지만, 안전바나 무게 감지 센서를 이용한 장치들은 수행자의 최대 운동 가동범위를 제한하고, 유압 및 전동기를 사용하는 경우에는 설비 비용과 유지비가 높고 작동에 사용되는 자원이 많다. 또한 대부분의 기술들의 경우 기존 운동 장비에 추가되는 형태가 아닌 하나의 새로운 장비로 개발되어, 사용하려면 벤치 등 기존 장비를 대신해 그 자리에 설치해야 한다.

이러한 종래 기술의 하나의 예를 보면 등록특허 10-1315518(명칭; 안전 벤치 프레스)이 있으며 이를 보면 기다란 봉이 아닌 짧은 손잡이를 구비하여 봉의 낙하에 의한 부상을 방지하는 안전 벤치 프레스 구조를 제공하고 있다.

그러나, 이러한 종래 기술은 이미 설치된 벤치프레스에는 적용하기가 어렵고 새로운 장비를 설치하여야 하므로 활용성이 낮고 또한 장비의 구조가 복잡하고 제작에 많은 비용이 소요되는 등의 문제가 있다.

등록특허 10-1315518 : 안전 벤치 프레스

본 발명은 기존의 벤치프레스가 가지는 안전 문제를 해결하기 위한 것이며, 기존의 벤치프레스 장비에 간편하게 부가하여 설치할 수 있어서 기존 장비를 그대로 이용할 수 있으며, 사용자가 직접 혹은 장치가 자동으로 작동하며, 최대의 운동 범위를 보장해주는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 구성을 보면, 수직방향을 배치되는 수직프레임(110); 상기 수직프레임의 상단에 횡방향으로 배치되는 바벨 받침부(120); 상기 바벨 받침부 상단에 바벨받침부의 길이방향을 따라 다수 개가 연속하여 배치되어 바벨의 접근을 감지하는 상부센서(125); 상기 바벨 받침부 하단에 구비되어 바벨 받침부와 지면 사이의 거리를 감지하는 하부센서(128); 상기 수직프레임 내부에 구비되어 바벨 받침부를 상승시키는 가압부재; 및 상기 상부센서 및 하부센서의 신호를 전달받아서 상기 가압부재를 작동시키는 제어부;를 포함하고 있으며, 이를 통해 상기 바벨 받침부의 상부센서가 바벨이 소정 거리 내에 접근한 것을 감지한 상태에서 소정 시간이 지속되면, 상기 제어부가 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시켜서 안전사고를 방지하는 것이다.

본 발명에 따르면 사용자가 힘을 직접 저장할 수 있는 가스스프링을 이용함으로써 벤치프레스 운동 중 위급 상황이 발생하더라도 이를 자동으로 감지해 바벨을 상승시키는 힘을 보조해줄 수 있으며, 또한 작동 전 장치가 사용자의 몸 아래에 위치하므로 벤치프레스 최대 운동 가동 범위를 보장해주고 벤치와 별개의 장치이므로 기존 벤치에도 추가적으로 설치해 활용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치가 벤치프레스 옆에 설치된 실제 적용 모습이며,
도 2는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 사시도이며,
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 일부 모습이며,
도 5는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 일부로 바벨에 리모컨 스위치가 부착된 모습이며,
도 6은 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치가 작동하는 동작의 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치가 벤치프레스 옆에 설치된 실제 적용 모습이며, 도 2는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 사시도이며, 도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 일부 모습이며, 도 5는 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 일부로 바벨에 리모컨 스위치가 부착된 모습이며, 도 6은 본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치가 작동하는 동작의 흐름도이다.

본 발명은 사용 전 장치의 가스스프링을 지렛대(도 2의 130를 통해 사용자가 압축하게 되고, 이 작동 대기 상태에서 사용자는 운동을 진행한다. 대기 상태에서 장치는 사용자가 벤치 프레스 운동 시 바벨이 이동하는 위치 하부에 있고, 초음파 거리 센서를 통해 바벨과의 거리를 측정한다. 일정 시간 이상 바벨이 센서에서 일정 거리 이내에 위치하면, 사용자가 바벨에 깔린 상황으로 판단해 장치가 작동하게 된다. 프레임 내부의 리니어 액추에이터가 가스스프링 상부 버튼을 누르게 되고, 가스스프링의 압축이 풀리면서 저장된 힘이 상부로 가해진다. 이 힘을 통해 사용자는 바벨을 쉽게 들 수 있게 되고, 탈출이 가능할 정도만큼 상승하면 리니어 액추에이터가 자동으로 버튼에서 떨어지며 장치가 고정되게 된다.

본 발명에서 기본적으로 가스스프링에 저장되는 힘은 40kgf 정도로 본 장치는 양쪽에 설치되므로 대략 총 80kgf의 힘을 가해주게 된다. 이를 통해 상부 프레임의 무게가 대략 5kg임을 고려하여, 각 35kg씩 총 70kg의 무게를 들어준다. 운동자의 1RM(1회 최대 운동 가능 무게)를 예측할 수 있는 Epley 공식은 다음과 같은데, , (W=무게, R=10회 이하의 반복횟수)로 나타난다. 예를 들어 90kg으로 벤치프레스를 6회 수행 가능한 사람의 경우 1RM이 108kg 정도일 것으로 예상할 수 있는데, 이 사람이 110kg의 무게로 운동을 수행하다 바벨을 들어올리지 못했을 경우 20kg 정도의 힘만 보조해준다면 6회 수행 가능한 정도의 무게를 체감하며 바벨을 올릴 수 있다는 것이다. 본 발명의 경우 총 70kgf 이상의 힘을 보조해줄 수 있으므로, 운동 수행자가 위급한 상황에 닥쳤을 경우 거의 모든 상황에서 원활한 탈출을 도와줄 수 있을 것이다. 가스스프링의 힘은 사양에 따라 상황에 맞게 다양하게 적용할 수 있다.

각 프레임은 최대 100kg 정도의 무거운 하중을 견딜 수 있게 3mm 정도의 두께를 가진 철판으로 이루어져 있고, 무게를 직접 받는 상부 프레임의 경우 'ㅂ'자 형태를 가져 바벨이 양쪽으로 떨어지지 않게 방지한다. 상부 프레임 측면에 다수의 분해능 0.3cm, 측정 거리 2cm 이상의 초음파 센서가 부착되어 바벨과의 거리를 측정하게 되고, 바벨이 움직일 경우를 생각해 각 센서들 중 최소값을 받아 반영한다. 바벨과의 거리를 측정하는 센서와 반대 방향, 즉 바닥 방향으로 동일한 거리 센서를 부착해 장치의 상승을 감지 후 고정한다.

두 개의 장치가 동시에 작동해야 하므로, 양쪽의 장치들은 유선으로 연결되며 한 쪽에서 작동 조건이 만족되면 반대편이 그렇지 않더라도 장치는 자동으로 작동하게 된다. 또한, 조건이 만족되지 않더라도, 즉 일정 시간 이상 바벨이 일정 거리 내에 들어오지 않더라도 사용자가 바벨에 부착되는 블루투스 리모컨을 통해 직접 장치를 작동시킬 수 있다. 바벨이 아래로 내려오지 않은 상태에서도 특별한 사정이 생기거나 비상 상황이 발생하면 사용자가 장치를 작동시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명은 가스스프링 압축, 바벨 감지, 작동 조건 판단, 리니어 액추에이터 작동, 상승, 최대 상승 감지, 고정 과정을 포함한다. 우선 가스스프링 압축의 경우 사용자가 직접 장치 중부 프레임의 수동 레버를 당기고 장치를 압축시키는데, 압축된 상태가 작동 대기 상태이다. 대기 상태에서 상부 프레임의 초음파 센서를 통해 바벨과의 거리를 감지하게 되는데, 일반적으로 바벨에 깔렸을 시 최소 5초 이상 바벨의 움직임이 매우 적으므로 그 시간 동안 바벨이 초음파 센서에서 일정 거리 내에 감지된다면 작동 조건으로 판단되어 장치가 작동된다. 혹은 사용자가 직접 블루투스 리모컨 통신을 통해 작동 조건을 만족시키면 동일하게 장치가 작동된다. 장치가 작동되면 우선 리니어 액추에이터가 작동해 늘어나게 되는데, 이는 기본적으로 가스스프링의 상부 버튼 및 수동 레버와 맞닿아 있어 늘어나면서 상부 버튼을 누르게 된다. 그렇게 되면 압축되었던 가스스프링이 늘어나며 장치가 상승되면서 바벨에 직접 힘을 가해주게 된다. 버튼이 계속 눌려 있는 상태이기 때문에 사용자가 탈출하기 용이한 높이까지 바벨이 올라가게 되면 가스스프링이 고정되어야 하는데, 이를 감지하기 위해 거리 센서를 이용해 바닥과의 높이를 측정한다. 바닥과의 높이가 어느 정도 이상으로 감지되면, 리니어 액추에이터가 다시 복구되고, 버튼은 눌리지 않게 되어 장치가 상승된 상태로 고정된다. 이 상태에서 사용자는 바벨이 자신의 몸보다 높게 위치해 쉽게 탈출할 수 있게 되고, 장치를 다시 사용하려면 처음부터 순서를 반복하면 된다.

세부적인 규격에 대해 설명한다. 우선 상부 프레임 중 상단의 바벨 받침부의 경우 평균적인 안전바와 같은 30cm의 길이, 5cm의 폭을 가지며 두께는 바벨의 절반 하중을 견딜 수 있게 두께는 3mm이다. 바벨 받침부의 윗면에는 바벨과의 접촉 시 완충을 위해 우레탄 패드가 부착된다. 중부 프레임과 결합할 수 있는 상부 프레임의 하단부는 중앙이 50mm * 50mm의 크기로 뚫려 있는 100mm * 100mm 규격의 사각판 형태로, 이어진 사각기둥의 내부는 리니어 액추에이터가 고정될 수 있게 비어 있다. 사각기둥 상단의 구멍을 통해 회로부와 리니어 액추에이터가 연결되는 전선이 빠져나올 수 있고, 회로부는 바벨 받침부 하단에 위치한다.

중부 프레임의 경우 가스스프링의 상단과 직접 결합되는 원기둥 형태의 하단과 수동 레버가 고정되어 있는, 상부 프레임의 하단과 연결되는 상단으로 이루어져 있다. 수동 레버의 경우 들어올렸을 시 가스스프링 상부의 버튼이 눌려 장치를 사용자가 직접 압축할 수 있게 된다.

가스스프링의 압축 및 복원력은 기본적으로 40kgf로 정했으나, 용도 및 사용자들의 특성에 따라 가스스프링의 사양을 결정할 수 있으며, 최대 사용자의 체중을 이용해 충분히 압축할 수 있을 정도의 사양으로 요망된다.

가스스프링의 하단과 연결되는 하부 프레임의 경우 십자 형태의 350mm * 350mm, 두께 10mm의 규격을 가지며 상단에 높이 60mm, 내경 50mm, 외경 51.5mm의 원기둥 형태의 가스스프링과의 연결부를 포함한다.

조립이 완료되면 장치의 총 수직높이는 560mm가량으로, 일반적인 벤치의 높이가 400mm임을 고려했을 때 평면 가슴 두께가 160mm가량으로 가장 작은 사람도 장치를 사용함과 동시에 벤치프레스 운동 시 가동 범위를 최대로 유지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 벤치프레스 안전장치의 구성을 요약해 보면, 수직방향을 배치되는 수직프레임(110); 상기 수직프레임의 상단에 횡방향으로 배치되는 바벨 받침부(120); 상기 바벨 받침부 상단에 구비되어 바벨의 접근을 감지하는 상부센서(125); 상기 바벨 받침부 하단에 구비되어 바벨 받침부와 지면 사이의 거리를 감지하는 하부센서(128); 상기 수직프레임 내부에 구비되어 바벨 받침부를 상승시키는 가압부재; 및 상기 상부센서 및 하부센서의 신호를 전달받아서 상기 가압부재를 작동시키는 제어부;를 포함하고 있으며, 이를 통해 상기 바벨 받침부의 상부센서가 바벨이 소정 거리 내에 접근한 것을 감지한 상태에서 소정 시간이 지속되면, 상기 제어부가 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시켜서 안전사고를 방지하는 것이다.

상기 가압부재는 상기 수직프레임 내부에 구비되는 엑츄에이터이며, 상기 엑츄에이터는 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 바벨 받침부를 상승시킬 수 있다.

또 다른 방법으로는 상기 가압부재는 상기 수직프레임 내부에 구비되는 가스스프링이며, 상기 가스스프링에는 압축된 가스가 저장된 상태로 제공된다. 벤치스페스 사용 중 바벨 하강이 감지되며, 상기 제어부에 의해 가스 압축상태가 해제되고 상기 가스스프링이 상기 바벨 받침부를 상승시키는 것이다. 도 2에 도시된 가스스프링 압축을 위한 지렛대(130를 이용하여 사용자가 가스스프링에 가스를 압축하고 압축된 상태에서 벤치프레스를 하게 된다. 그리고, 바벨이 하강하는 비상상황이 되면 가스스프링의 압축된 가스를 이용하여 바벨을 상승시키게 된다.

상기 상부센서 및 하부센서는 거리를 감지하는 초음파센서이다.

상기 수직프레임에는 전원 공급을 위한 배터리가 구비되어 있어서 벤치프레스 안전장치는 간편하게 이동 및 휴대가 가능하여 기존에 설치된 벤치프레스 옆에 배치할 수 있는 것이 특징이다.

운동 진행 중에 사용자가 바벨에 부착되는 블루투스 리모컨을 통해 직접 장치를 작동시켜서 바벨을 상승시킬 수도 있다. 즉, 바벨이 아래로 내려오지 않은 상태에서도 특별한 사정이 생기거나 비상 상황이 발생하면 사용자가 장치를 작동시켜서 바벨이 위로 가게 하는 것이다. 이를 위해, 바벨(200)에 부착되는 실리콘 밴드형 블루투스 리모컨(150)을 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 블루투스 리모컨의 신호를 수신하면, 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시키도록 하였다.

상기 제어부가 상기 바벨 받침부를 상승시키는 과정에서, 상기 바벨 받침부의 하부센서가 감지한 지면에서의 거리가 소정 거리를 초과하는 경우 상기 제어부가 바벨 받침부의 상승을 멈추게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (8)

1. 수직방향을 배치되는 수직프레임(110);
   상기 수직프레임의 상단에 횡방향으로 배치되는 바벨 받침부(120);
   상기 바벨 받침부 상단에 바벨받침부의 길이방향을 따라 다수 개가 연속하여 배치되어 바벨의 접근을 감지하는 상부센서(125);
   상기 바벨 받침부 하단에 구비되어 바벨 받침부와 지면 사이의 거리를 감지하는 하부센서(128);
   상기 수직프레임 내부에 구비되어 바벨 받침부를 상승시키는 가압부재; 및
   상기 상부센서 및 하부센서의 신호를 전달받아서 상기 가압부재를 작동시키는 제어부;를 포함하고,
   상기 바벨 받침부의 상부센서가 바벨이 소정 거리 내에 접근한 것을 감지한 상태에서 소정 시간이 지속되면, 상기 제어부가 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시키고,
   상기 제어부가 상기 바벨 받침부를 상승시키는 과정에서, 상기 바벨 받침부의 하부센서가 감지한 지면에서의 거리가 소정 거리를 초과하는 경우 상기 제어부가 바벨 받침부의 상승을 멈추는 것이며,
   상기 가압부재는 상기 수직프레임 내부에 구비되는 가스스프링이며,
   상기 가스스프링에는 압축된 가스가 저장된 상태로 제공되며, 상기 제어부에 의해 가스 압축상태가 해제되면 상기 가스스프링이 상기 바벨 받침부를 상승시키는 것을 특징으로 하는 벤치프레스 안전장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부센서 및 하부센서는 거리를 감지하는 초음파센서인 것을 특징으로 하는 벤치프레스 안전장치.
5. 제1항에 있어서,
   바벨에 부착되는 실리콘 밴드형 블루투스 리모컨(150)을 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 블루투스 리모컨의 신호를 수신하면, 상기 가압부재를 제어하여 상기 바벨 받침부를 상승시키는 것을 특징으로 하는 벤치프레스 안전장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 가압부재는 최소 35kgf의 힘으로 상기 바벨 받침부를 상승시키는 것을 특징으로 하는 벤치프레스 안전장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 수직프레임에는 전원 공급을 위한 배터리가 구비되는 것을 특징으로 하는 벤치프레스 안전장치.
8. 삭제

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